【正文】 稿、修改都得到了陳宇指導(dǎo)老師的全程指導(dǎo)，在此對她表示深深地感謝，感謝她在百忙之中抽出時間對我的論文提出的建議和指導(dǎo)，感謝平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院系部教師在其中檢查時對我的設(shè)計提出的寶貴意見，在。 第一變換爐的物料衡算 第一變換爐的入口溫度選為 330℃ ， 出口溫度選為 410℃ ，查表在 410℃ (683K)時變換反應(yīng)的熱效應(yīng)： ΔH=濕煤氣由 330℃升至 410℃，平均溫度為 370℃。而工藝中所選用的催化劑 QCS04 的活性溫度范圍是320~ 480℃。同時，段間熱量的及時移出有利于反應(yīng)的進行。而硫和氯 就是傳統(tǒng)的低變催化劑最主要的毒物，可使低變催化劑發(fā)生永久性中毒，硫可與催化劑的活性金屬銅發(fā)生反應(yīng)而生成硫化銅，使催化劑的有效成分減少，活性下降。從能量消耗上看，加壓也是有利。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 為了盡可能地提高 CO 的變換率，防止副反應(yīng)的發(fā)生，工業(yè)上是在水蒸氣過量下進行反應(yīng)的。 變換反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)。 根據(jù)催化床與冷卻介質(zhì)之間的換熱方式的不同，移出方式可分為連續(xù)換熱和多段換熱式兩大類。因此，隨著反應(yīng)的進行，應(yīng)從催化床中不斷移出適當(dāng)?shù)臒崃?，使床層溫度符?Tm 的要求。在要求變換氣中 CO 濃度一定的條件下，降低反應(yīng)溫度是降低蒸汽用量的必要手段。在20xx 年我公司將托普索 100 型合成塔技術(shù)改造為卡薩利 300 型軸徑向型合成塔，在 20xx 年公司又進行了擴產(chǎn)改造，在原基礎(chǔ)上增加部分設(shè)備使裝置生產(chǎn)能力提高到年產(chǎn)合成氨 65 萬噸。近年來，由于透平式離心壓縮機和電子計算機自動控制等新技術(shù)的應(yīng)用，使我國合成氨工業(yè)朝現(xiàn)代化方向邁進了一步。 19 世紀末，在化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)和催化劑等領(lǐng)域取得一定進展后，對合成氨反應(yīng)的研究有了新的進展。 氨還應(yīng)用于國防和尖端科學(xué)技術(shù)部門?？梢姡铣砂惫I(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著十分重要的作用。因此，一氧化碳的變換既是原料氣的凈化 過程，又是原料氣制造的繼續(xù)。合成氨生產(chǎn)大多采用后一種方式提供氮。 氨在常溫、常壓下為無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味，較易液化。 答 辯 委 員會 人，出席 人 答 辯 委 員會 主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會 副主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會 委 員 ： ， ， ， ， ， ， 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文） 評語 第 頁 共 頁 學(xué) 生姓名： 劉冬冬 專業(yè) 煤炭深加工與利用 年 級 10 級 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文） 題 目： 合成氨一氧化碳變換工藝 評 閱 人： 指 導(dǎo)教師 ： 陳 宇 （ 簽 字） 年 月 日 成 績 ： 系（科）主任： 吳 濟 民 （ 簽 字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）及答 辯評語 ： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 摘 要 本文介紹了合成氨生產(chǎn)基本情況以及年產(chǎn)五十萬噸合成氨系統(tǒng)流程，介紹了一氧化碳變換的基本原理，工藝條件以及工藝參數(shù)和變換催化劑的選擇原則。 設(shè)計題 目： 合成氨一氧化碳變換工藝 專題 （ 論 文） 題 目： 合成氨一氧化碳變換工藝 指 導(dǎo) 老 師 ： 陳 宇 答 辯 委 員會 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會討論評 定， 給 予 學(xué) 生 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）成 績?yōu)? 。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收副產(chǎn)物外，絕大部分是合成的氨。氮氣來源于空氣，可以在低溫下將空氣液化，分離而得；也可在制氫過程中加入空氣，直接利用其中的氮。通過變換反應(yīng)，既能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸迹瑫r，又可制得與反應(yīng)了的一氧化碳相等摩爾的氫，而所消耗的只是廉價的水蒸氣。氨本身就是一種高效肥料，液氨含氮 %，一些國家已大規(guī)模直接施用液氨。食品工業(yè)中，氨廣泛用作冷凍劑，冶金工業(yè)、石油加工工業(yè)、機械工業(yè)亦需使用氨或其加工產(chǎn)品。 19 世紀，人們試圖利用高溫、高壓、電弧、催化劑等手段試驗直接合成氨，均未成功。為了滿足我國社會主義建設(shè)發(fā)展的需要，在發(fā)展煤炭加工業(yè)的同時，還積極開發(fā)石油和天然氣資源，開展綜合利用，逐步擴大了合成氨工業(yè)的原料來源。其年產(chǎn) 30 萬噸合成氨裝置采用 MARKIV 型魯奇加壓氣化爐氣化制成的粗煤氣，在一氧化碳變換工序中經(jīng)過兩段鈷鉬系耐硫催化劑床層進一步提高 H2 含量，冷卻后的變換氣進入低溫甲醇洗工序除去變換氣中 CO H2S，除去 CO H2S 的合成氣再進入液氮洗工序，脫除 CO 的同時將N2 和 H2 配比成適當(dāng)?shù)谋壤?jīng)合成氣壓縮機提壓后送入托普索 100 型合成塔進行氨合成。因此降低反應(yīng)溫度和增加蒸汽用量都可降低變換氣中 CO的平衡濃度，若溫度高，蒸汽量少，將不利于變化反應(yīng)甚至還可能發(fā)生逆變換反應(yīng)過程。其次，隨著反應(yīng)的進行， x 不斷升高，反應(yīng)熱不斷放出，床層溫度不斷提高，而依據(jù)最適宜曲線， Tm 卻要求不斷降低。為此，必須從催化床中不斷移出熱量，并且對移出的熱量 加以合理利用。其溫度控制除 了必須在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)操作外，低限溫度必須高于相應(yīng)條件下的水蒸汽露點溫度約 300C。 水蒸汽比例一般指 H2O/CO 比值或水蒸汽 /干原料氣 .改變水蒸汽比例是工業(yè)變換反應(yīng)中最主要的調(diào)節(jié)手段。但從動力學(xué)角度，加壓可提高反應(yīng)速率。 鐵鉻系高變催化劑雖然對工藝氣中低濃度的硫化物不敏感，但是硫化物濃度太高，高于 50010 6，則催化劑會產(chǎn)生硫中毒（硫中毒反應(yīng) Fe3O4+3H2S=3FeS+4H2O），生成的 FeS 在水蒸氣和高溫的作用下，又會發(fā)生分解而放出 H2S，從這個意義上說，高變催化劑硫中毒是可逆的，當(dāng)原料氣中的硫含量降到很低時，催化劑的中毒現(xiàn)象可基本消失，但是 FeS 的生平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 成和分解，使催化劑的強度下降，因此當(dāng)原料氣中硫含量較高時，不宜選用。 2． 5 熱 量 回收 變換反應(yīng)是一個強放熱反應(yīng)，大量余熱的利用對噸氨能耗有很大的影響，做好變換裝置的熱 回收設(shè)計對工廠的經(jīng)濟意義重大。 計算煤氣成分 以 1kmol 干煤氣為基準計算濕煤氣的成分： 單位干煤氣里攜帶的蒸汽量為 則濕煤氣的成分為： N2： 0000 0 05 3 5 0 2 3 ??? CH4 ： 0000 0 05 3 5 0 8 5 ??? CO： 0000 0 05 3 5 2 2 7 ??? CO2 ： 0000 3 5 2 6 7 ??? H2 ：0000 0 05 3 5 3 9 5 ??? 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） OH2 ： 0000 0 05 3 5 5 3 5 ??? 將上述煤氣各成分列為下表： 組成 N2 CO CH4 CO2 H2 H2O 合計 含量（％） 100 含量（ kmol） 1 變換爐溫升估算 對變換爐的溫升的估算可用以下公式： )()1( . 120xx2 xxnC COHttt P R ????????? 式中 12,tt ：出、進催化劑床氣體溫度 ℃ 12,xx ：出、進催化劑床氣體的變換率 PC ：進催化劑床氣體在平均溫度 ( 2 21 tt? )下的真實分子熱容 kcal/kmol,℃ RH? ：進口溫度下的反應(yīng)熱 kcal/kmol CO%：氣體中 CO的濃度，摩爾分率 查表得到在 0— 600